JP2004316309A - 串杭造成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】杭本体部の中間に一つ又は複数の拡径部を形成した串状のソイルソメント杭を地盤G中に造成する串杭造成装置であって、リーダに沿って昇降可能なオーガマシン2に連動連結される内管3に外管4を回転自在で上下動自在に套嵌し、内管3には下端部に主掘削刃5を取り付けると共に主掘削刃5より上方部に拡径孔用掘削爪6を取り付け、この拡径孔用掘削爪6は、常時は縮径姿勢に折り畳み、拡径孔掘削時には外管4をリーダ側に固定した状態で内管3を所定ストローク下動させることによって拡径姿勢に拡開するように、リンク部材を介して外管4に対し回転自在に連結されている。
【選択図】 図8
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を掘削しながら、その掘削土壌にセメントミルク(固化材)を注入して攪拌し、地盤中にソイルセメント杭を造成する装置に関するもので、特に、杭本体部の中間に一つ又は複数の拡径部を形成した串状のソイルソメント杭を造成する串杭造成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の串杭造成装置についは、公知文献を具体的に挙げることは出来ないが、内部をセメントミルク供給路とする中空管の下端部に主掘削刃が設けられ、この主掘削刃より上方部に、主掘削刃より径小に折り畳まれる折畳姿勢と、主掘削刃よりも径大に拡開される拡開姿勢とに姿勢変更する掘削爪が設けてあって、この掘削爪は、中空管を正転させる時に折畳姿勢に折り畳まれ、それを逆転させる時に拡開姿勢に拡開されるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の串杭造成装置では、杭の拡径部を形成する際に掘削爪が地盤中で折畳姿勢から拡開姿勢に拡開しているのかどうかを地上で確認することが出来ないことから、実際に地盤中に拡径部が形成されて串杭が確実に造成されているかどうか分からなかった。
【0004】
本発明は、杭拡径部の形成時に拡径孔用掘削爪が地盤中で拡開姿勢に拡開しているかどうかを地上に確認でき、それによって確実に串杭を造成できるようにした串杭造成装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1は、杭本体部31aの中間に一つ又は複数の拡径部31bを形成した串状のソイルソメント杭31を地盤G中に造成する串杭造成装置であって、リーダ1に沿って昇降可能なオーガマシン2に連動連結される内管3に外管4を回転自在で上下動自在に套嵌し、内管3には下端部に主掘削刃5を取り付けると共に主掘削刃5より上方部に拡径孔用掘削爪6を取り付け、この拡径孔用掘削爪6は、常時は縮径姿勢に折り畳み、拡径孔掘削時には外管4をリーダ1側に固定した状態で内管3を所定ストロークS下動させることによって拡径姿勢に拡開するように、リンク部材7を介して外管4に対し回転自在に連結されていることを特徴とする。
【0006】
請求項2は、請求項1に記載の串杭造成装置において、内管3の上端部には、拡径孔用掘削爪6が縮径姿勢に折り畳まれた状態で内管3が正転する時は内管3に対する外管4の上動を阻止し、内管3の逆転時には内管3に対する外管4の上動を許すストッパー8を設けてなることを特徴とする。
【0007】
請求項3は、請求項1又は2に記載の串杭造成装置において、内部3aをセメントミルク供給路とする内管3には主掘削刃取付位置と拡径孔用掘削爪取付位置とに夫々セメントミルク吐出口23,24を設け、拡径孔用掘削爪取付位置にあるセメントミルク吐出口24を開閉するための剛性板からなる開閉板25を外管4のリンク部材連結部に設け、この開閉板25は、拡径孔用掘削爪6が縮径姿勢の時には前記吐出口24を閉じ、内管3が外管4に対し所定ストロークS下動して拡径孔用掘削爪6が拡径姿勢になった時に前記吐出口24を開くようになっていることを特徴とする。
【0008】
請求項4は、請求項3に記載の串杭造成装置において、拡径孔用掘削爪取付位置にあるセメントミルク吐出口24には、内管内部3aのセメントミルクの供給圧力により外側へ屈曲して開くゴム状弾性体からなる開閉弁26を設け、この開閉弁26の外側に前記開閉板25を設けてなることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る串杭造成装置の全体側面図、図2の(a)〜(d)は串杭造成装置の構成部材を示す側面図、図3は後述する拡径孔用掘削爪6が縮径姿勢にある串杭造成装置の拡大側面図、図4は拡径孔用掘削爪6が拡径姿勢に拡開された串杭造成装置の拡大側面図である。先ず、図1において、1はクローラクレーンKによって立設支持されたリーダ、2はリーダ1に沿って昇降駆動されるオーガマシン2である。
【0010】
3はオーガマシン2に正逆回転自在に連動連結された内管で、内部3a(図6参照)をセメントミルク供給路としている。この内管3には外管4が回転自在にして且つ上下動自在に套嵌されている。また内管3には、下端部に主掘削刃5が取り付けられると共に、主掘削刃5の上方所要部に両側一対の拡径孔用掘削爪6,6が取り付けられ、これら拡径孔用掘削爪6,6は、常時は縮径姿勢に折り畳み、拡径孔掘削時には外管4をリーダ1側に固定した状態で内管3を所定ストロークS下動させることによって拡径姿勢に拡開するように、一対のリンク部材7,7を介して外管4に対し回転自在に連結されている。
【0011】
8は、拡径孔用掘削爪6が縮径姿勢に折り畳まれた状態で内管3が正転する時は内管3に対する外管5の上動を阻止するが、内管3の逆転時には内管3に対する外管4の上動を許すストッパーである。9はリーダ1の下端部に設けられた振れ止めで、この振れ止め9には、拡径孔掘削時に外管4をリーダ1側に固定するための外管掴持固定手段10が設けられている。
【0012】
上記串杭造成装置の構造について更に詳細に説明すると、図2の(a) は主掘削刃5と拡径孔用掘削爪6とを取り付けた内管3の側面図、(b) は外管4の側面図、(c) は(a) のX−X線に沿った断面図、(d) はリンク部材7の側面図である。(a) に示すように、拡径孔用掘削爪6は、主掘削刃5の取り付けられた内管3の下端部から所要高さにある両側対称位置に夫々基端部がピン10で内管3に枢着されている。
【0013】
また図2の(b) に示すように、外管4の下端部には攪拌枠兼用のリンク部材連結枠11が回転自在に設けられている。この連結枠11は、外管4の下端部に回転自在に外嵌され、上下のフランジ部12,12によって軸方向の移動を阻止された基筒部11aと、この基筒部11aの両側対称位置に突設された攪拌翼11b,11bとからなる。組立にあたっては、外管4を内管3に套嵌した状態で、各攪拌翼11bの基端部と各拡径孔用掘削爪6の中間部とをリンク部材7によってピン13,14で枢支連結することによって、各拡径孔用掘削爪6は、常時は図3のような縮径姿勢に折り畳まれ、拡径孔掘削時には外管4をリーダ1側に固定した状態で内管3を所定ストロークS下動させることにより図4に示すように拡径姿勢に拡開するようになっている。尚、外管4は、常時はその自重及び下端部に取り付けられたリンク部材連結枠11、拡径孔用掘削爪6等の重量により、図3に示すような下限位置(拡径孔用掘削爪6が縮径姿勢に折り畳まれた位置でもある)まで下降した状態にある。
【0014】
前記ストッパー8は、図2〜図4に示すように一端部が内管3の上端部にピン15で枢着され、他端部にローラー16を軸着した揺動片17からなるもので、常時は自重により一端面が内管3の上端フランジ部18に当接した状態で垂下していて、掘進時のように拡径孔用掘削爪6が縮径姿勢に折り畳まれた状態で内管3が正転(図3の矢印a方向の回転)する時は、内管3に対する外管5の上動を阻止し、そして引き上げ時のように拡径孔用掘削爪6が折り畳まれた状態で内管3が逆転(図3の矢印b方向の回転)する時は、揺動片17が図3の実線図示位置から仮想線図示位置へと揺動して、内管3に対する外管4の上動を許すようになっている。
【0015】
拡径孔掘削時に外管4をリーダ1側に固定する前記外管掴持固定手段10は、図5に一例を示すように、振れ止め9の直径方向両側対称位置に配設されたシリンダ20,20と、両シリンダ20,20の伸縮作動により振れ止め9内の外管4に対し進退移動して掴持・離間するチャック片21,21とからなるもので、両シリンダ20,20の伸長作動時にチャック片21,21が外管4を掴持して固定するようになっている。図3〜図5において、22はリーダ1から延びて振れ止め9を支持するアームである。
【0016】
内管3は、その内部3aをセメントミルク供給路としたもので、この内管3には主掘削刃5の取付位置と拡径孔用掘削爪6の取付位置とにセメントミルク吐出口23,24が設けられている。図6に示すように、拡径孔用掘削爪6の取付位置にあるセメントミルク吐出口24を開閉するための鋼板等の剛性板からなる開閉板25が、外管4に取り付けてあるリンク部材連結枠11に設けられ、またセメントミルク吐出口24には、図6の(b) に示すように内管3のセメントミルク供給路3aに供給されるセメントミルクの供給圧力により外側へ屈曲して開く合成ゴム板(ゴム状弾性体)からなる開閉弁26が設けられ、この開閉弁26の外側に前記開閉板25が設けられることになる。
【0017】
図6から分かるように、セメントミルク吐出口24は、内管3に取り付けられた弁枠27に形成され、この弁枠27の外側に合成ゴム板からなる開閉弁26の上端部が取り付けてある。この開閉弁26の外側にある開閉板25は、リンク部材連結枠11の基筒部11aに取り付けられていて、リンク部材連結枠11及び拡径孔用掘削爪6を介して内管3と一体回転できるようになっており、しかして拡径孔用掘削爪6が縮径姿勢の時には図6の(a) に示すようにセメントミルク吐出口24を閉じ、同内管3が外管4に対し所定ストロークS下動して拡径孔用掘削爪6が拡径姿勢になった時、図の(b) に示すようにセメントミルク吐出口24を開くようになっている。
【0018】
この実施形態では、セメントミルク吐出口24の外側にゴム状弾性体からなる開閉弁26を設け、その外側に剛性板からなる開閉板25を設けているが、ゴム状弾性体からなる開閉弁26を省略し、リンク部材連結枠11に取り付けた開閉板25によって直接セメントミルク吐出口24を開閉するようにしてもよい。尚、内管内部3aへのセメントミルクの導入は、図1に概略示すように、オーガマシン2に付設された中継タンク28から延びたミルク導入管29によって行うようになっている。
【0019】
上記のように構成される串杭造成装置の使用による串状ソイルソメント杭の造成行程を図7〜図9によって他の図を参照しながら説明する。
【0020】
先ず、掘削開始にあたって、振れ止め9に設けてある外管掴持固定手段10のチャック片21を開放して、外管4の固定を解除しておく。この時、外管4は、その自重及び下端部に取り付けられたリンク部材連結枠11、拡径孔用掘削爪6等の重量により、内管3に対する上下ストロークSの下限位置に下降して、拡径孔用掘削爪6が縮径姿勢に折り畳まれた状態にある(図3参照)。
【0021】
上記の状態でオーガマシン2をリーダ1に沿って下動しつつ、このオーガマシン2によって内管3を正転させながら、内管3下端部の主掘削刃5によって地盤Gの掘削を開始する(図7の▲1▼参照)。この主掘削刃5によって、杭本体部形成用の孔30aが掘削される。また、杭本体部形成用孔30aがある程度の深さまで掘孔されたならば、セメントミルクの供給を開始し、内管3下端部のセメントミルク吐出口23から掘削土壌中にセメントミルクを吐出させ(図7の▲2▼参照)、内管3の回転に伴って回転するリンク部材連結枠11の攪拌翼11bによって掘削土壌とセメントミルクとを攪拌混合する。
【0022】
図7の▲3▼に示すように杭本体部形成用孔30aが所定深さ(例えば5m程度)に到達したならば、オーガマシン2の下動を停止した後、このオーガマシン2を上動して、内管3を少しだけ(例えば1m程度)引き上げる(図8の▲1▼参照)。この引き上げた時点で外管掴持固定手段10を作動してチャック片21,21により外管4を掴持した状態でリーダ1側に固定し、この状態でオーガマシン2を下動しながら内管3を所定ストロークSだけ押し下げてゆくと、拡径孔用掘削爪6,6が図3の縮径姿勢から図4の拡径姿勢へと拡開する。この時、内管3の上端フランジ部19が図3の位置から図4の位置へとストロークS移動するから、地盤G中で拡径孔用掘削爪6が拡開姿勢に確実に拡開したことを確認できる。
【0023】
上記のようにして拡径孔用掘削爪6,6が拡径姿勢に拡開したならば、外管掴持固定手段10による外管4の固定を解除し、引き続きオーガマシン2を下動して内管3及び外管4を少しだけ(例えば0.5m程度)下降させてゆくと、杭本体部形成用孔30aが拡径孔用掘削爪6,6により拡径されて、図8の▲2▼に示すような拡径孔30bが掘削されると同時に、この拡径孔30bに掘削土壌とセメントミルクとの混合物が入り込む。この時、外管4側に取り付けてなる開閉板25が図6の(b) に示すように拡径孔用掘削爪取付位置にあるセメントミルク吐出口24を開放するように開くから、その内側の開閉弁26が内管3内部のセメントミルクの圧力によって外側へ弾性変形して吐出口24を開放し、セメントミルクを吐出させて、上記拡径孔30b内に行き渡る。
【0024】
こうして拡径孔30bが掘削された後、外管掴持固定手段10によって再び外管4を固定する。この状態で、オーガマシン2を少しだけ上動させて内管3を引き上げることにより、拡径姿勢にあった拡径孔用掘削爪6,6を折り畳んで縮径姿勢とした後、外管掴持固定手段10による外管4の固定を解除し、図9の▲1▼に示すようにオーガマシン2を上動して内管3及び外管4を引き上げ、更に地上へ引き上げ、これによって串杭造成作業が完了する。しかして、杭本体部形成用孔30a及び拡径孔30b内で掘削土壌と混合したセメントミルクが固化することによって、同図の▲2▼に示すように杭本体部31aの中間に一つの拡径部31bを形成した串状のソイルソメント杭、即ち串杭31が造成される。
【0025】
上記の串杭造成行程では、杭本体部31aの中間に一つの拡径部31bを形成した串杭31を造成したが、図8の▲1▼及び▲2▼に示される行程を繰り返すことによって拡径部31bを杭本体部31aの中間に二つ以上複数形成した串杭31を造成することができる。
【0026】
以上説明したような本発明に係る串杭造成装置によれば、両側一対の拡径孔用掘削爪6,6は、常時は縮径姿勢に折り畳み、拡径孔掘削時には外管4をリーダ1側に固定した状態で内管3を所定ストロークS下動させることによって拡径姿勢に拡開するように、一対のリンク部材7,7を介して外管4に対し回転自在に連結されていて、外管4は、内管3に対して所定のストローク間移動し、そのストロークSの上限位置にある時には拡径孔用掘削爪6が拡径姿勢にあり、下限位置にある時は縮径姿勢にあるから、串杭31の拡径部31bを形成する際に、拡径孔用掘削爪6が地盤中で縮径姿勢から拡開姿勢に拡開しているのかどうかは、地上に突出している内管3の上端位置、例えば内管3の上端フランジ部19の位置を外管4の上端フランジ部18との間隔で確認すればよく、しかして内管3の上端フランジ部19が外管4の上端フランジ部18に接近しておれば、確実に拡開姿勢に拡開しており、離れておれば、拡開していないため、地盤中に実際に拡径部が形成されているかどうかを確実に把握することができる。またこの場合、外管4に対する内管3の移動をリミットスイッチの位置検出手段で検出することによって、拡径孔用掘削爪6の拡開状態を地上でより一層確実に把握できる。
【0027】
また、この串杭造成装置では、内管3の上端部に、拡径孔用掘削爪6が縮径姿勢に折り畳まれた状態で内管3が正転する時は内管3に対する外管4の上動を阻止し、内管3の逆転時に外管の上動を許すストッパー8が設けられているから、掘進作業中に内管3が浮き上がって拡径孔用掘削爪6が不測に拡開するのを防止することができる。
【0028】
更に、この串杭造成装置では、内部3aをセメントミルク供給路とする内管3には主掘削刃取付位置と拡径孔用掘削爪取付位置とに夫々セメントミルク吐出口23,24が設けられているが、拡径孔用掘削爪取付位置にあるセメントミルク吐出口24にはこれを開閉するための開閉板25が外管4のリンク部材連結部に設けてあって、この開閉板25は、拡径孔用掘削爪6が縮径姿勢の時には吐出口24を閉じ、内管3が外管4に対し所定ストロークS下動して拡径孔用掘削爪6が拡径姿勢になった時吐出口24を開くようになっているから、拡径孔30bを掘削する際には拡径孔用掘削爪6の取付位置にある吐出口24からセメントミルクを吐出させて、良質の拡径部31bを形成することができ、そして杭本体部形成用孔30aの掘削時には、拡径孔用掘削爪取付位置にある吐出口24からのセメントミルクの吐出を止めて、内管3先端部の主掘削刃取付位置にある吐出口23からのみセメントミルクを吐出させ、余分なミルクの吐出を阻止できる。
【0029】
また、この実施形態では、拡径孔用掘削爪取付位置にあるセメントミルク吐出口24に、内管内部3aのセメントミルクの供給圧力により外側へ屈曲して開くゴム状弾性体からなる開閉弁26が設けられ、この開閉弁26の外側に前記開閉板25が設けられているから、拡径孔用掘削爪取付位置にあるセメントミルク吐出口24をゴム状弾性体の開閉弁26によって確実に閉鎖することができる。
【0030】
【発明の効果】
請求項1に係る発明の串杭造成装置によれば、拡径孔を掘削する際に、拡径孔用掘削爪が地盤中で縮径姿勢から拡開姿勢に拡開しているのかどうかは、内管と共に地上に突出している外管の上端位置を地上で確認すればよく、外管の上端位置が内管の上端位置に接近した上限位置にあれば、拡径孔用掘削爪が確実に拡開姿勢に拡開しており、また内管の上端位置から離れた下限位置にあれば、拡開していないため、地盤中に実際に拡径部が形成されているかどうかを確実に把握できる。
【0031】
請求項2に係る発明の串杭造成装置によれば、内管の上端部に、拡径孔用掘削爪が縮径姿勢に折り畳まれた状態で内管が正転する時は内管に対する外管の上動を阻止し、内管の逆転時に外管の上動を許すストッパーが設けられているから、掘進作業中に内管が浮き上がって拡径孔用掘削爪が不測に拡開するのを防止することができる。
【0032】
請求項3に係る発明の串杭造成装置によれば、拡径孔用掘削爪取付位置にあるセメントミルク吐出口にはこれを開閉する開閉板が外管のリンク部材連結部に設けてあって、この開閉板は、拡径孔用掘削爪が縮径姿勢の時には吐出口を閉じ、内管が外管に対し所定ストローク下動して拡径孔用掘削爪が拡径姿勢になった時に吐出口を開くようになっているから、拡径孔を掘削する際には拡径孔用掘削爪取付位置にある吐出口からセメントミルクを吐出させて、良質の拡径部を形成することができ、そして杭本体部形成用孔の形成時には、拡径孔用掘削爪取付位置にある吐出口からのセメントミルクの吐出を止めて、内管先端部の主掘削刃取付位置にある吐出口からのみセメントミルクを吐出させ、余分なミルクの吐出を阻止できる。
【0033】
請求項4に係る発明の串杭造成装置によれば、拡径孔用掘削爪取付位置にあるセメントミルク吐出口に、内管内部のセメントミルクの供給圧力により外側へ屈曲して開くゴム状弾性体からなる開閉弁を設け、この開閉弁の外側に前記開閉板を設けているから、拡径孔用掘削爪取付位置にあるセメントミルク吐出口をゴム状弾性体の開閉弁によって確実に閉鎖することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る串杭造成装置の全体側面図である。
【図2】(a)〜(d)は串杭造成装置の構成部材の側面図である。
【図3】拡径孔用掘削爪が縮径姿勢にある串杭造成装置の拡大側面図である。
【図4】拡径孔用掘削爪が拡径姿勢に拡開された串杭造成装置の拡大側面図である。
【図5】振れ止めに設けた外管掴持固定手段を示す横断面図である。
【図6】(a) は拡径孔用掘削爪取付位置のセメントミルク吐出口が開閉板によって閉じられた状態を示す縦断面図、(b) は開閉板が同セメントミルク吐出口を開放した状態を示す縦断面図である。
【図7】▲1▼〜▲3▼は本発明に係る串杭造成装置の使用による串杭造成行程を示す説明断面図である。
【図8】▲1▼及び▲2▼は図7に続く串杭造成行程を示す説明断面図である。
【図9】▲1▼及び▲2▼は図8に続く串杭造成行程を示す説明断面図である。
【符号の説明】
1 リーダ
2 オーガマシン
3 内管
4 外管
5 主掘削刃
6 拡径孔用掘削爪
7 リンク部材
8 ストッパー
23 内管の主掘削刃取付位置にあるセメントミルク吐出口
24 内管の拡径孔用掘削爪位置にあるセメントミルク吐出口
25 開閉板
26 開閉弁
30a 杭本体部形成用孔
30b 拡径孔
31 串杭
31a 杭本体部
31b 拡径部
Claims (4)
- 杭本体部の中間に一つ又は複数の拡径部を形成した串状のソイルソメント杭を地盤中に造成する串杭造成装置であって、リーダに沿って昇降可能なオーガマシンに連動連結される内管に外管を回転自在で上下動自在に套嵌し、内管には下端部に主掘削刃を取り付けると共に主掘削刃より上方部に拡径孔用掘削爪を取り付け、この拡径孔用掘削爪は、常時は縮径姿勢に折り畳み、拡径孔掘削時には外管をリーダ側に固定した状態で内管を所定ストローク下動させることによって拡径姿勢に拡開するように、リンク部材を介して外管に対し回転自在に連結されている串杭造成装置。
- 内管の上端部には、拡径孔用掘削爪が縮径姿勢に折り畳まれた状態で内管が正転する時は内管に対する外管の上動を阻止し、内管の逆転時には内管に対する外管の上動を許すストッパーを設けてなる請求項1に記載の串杭造成装置。
- 内部をセメントミルク供給路とする内管には主掘削刃取付位置と拡径孔用掘削爪取付位置とに夫々セメントミルク吐出口を設け、拡径孔用掘削爪取付位置にあるセメントミルク吐出口を開閉するための開閉板を外管のリンク部材連結部に設け、この開閉板は、拡径孔用掘削爪が縮径姿勢の時には前記吐出口を閉じ、内管が外管に対し所定ストローク下動して拡径孔用掘削爪が拡径姿勢になった時に前記吐出口を開くようになっている請求項1又は2に記載の串杭造成装置。
- 拡径孔用掘削爪取付位置にあるセメントミルク吐出口には、内管内部のセメントミルクの供給圧力により外側へ屈曲して開くゴム状弾性体からなる開閉弁を設け、この開閉弁の外側に前記開閉板を設けてなる請求項3に記載の串杭造成装置。
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